اقرأ في هذا المقال
ما هو قانون بروستر – Brewster’s Law؟
إذا كنت تمارس رياضة المشي لمسافات طويلة، فلا بد أنّك أخذت معك نظارات شمسية مستقطبة أيضًا، لذلك، عندما يكون الطقس مشمسًا، لا يسعك إلا أنّ تلاحظ الانعكاس الصافي على البحيرة، هذه الانعكاسات مستقطبة، ومع ذلك، عندما تراها من خلال نظارتك الشمسية، ستلاحظ اختفاء هذه الانعكاسات، حسنًا، هذا يحدث لأنّ نظارتك الشمسية مستقطبة، إنّها تمكن الضوء المستقطب فقط من المرور من خلالها، علاوةً على ذلك، توجد المستقطبات أيضًا في الشاشات وشاشات التلفزيون لتقليل الوهج.
كما نعلم جميعًا، فإنّ الضوء المنعكس مستقطب ولكنّه ليس كذلك، عندما يكون في مستوى الانعكاس، فإنّه يجعل الضوء مستقطبًا عند (90) درجة لذلك المستوى، من المرجح أن ينعكس ذلك الضوء، في الواقع، عندما تسلط الضوء على أي زاوية معينة، فإنّها تخلق تأثيرًا كبيرًا على مدى استقطاب الانعكاس، وبالتالي، فإنّ “قانون بروستر” موجود لمساعدتنا في وصف كيف يختلف باختلاف الزاوية.
تعريف قانون بروستر:
وفقًا لقانون بروستر، يحدث أقصى استقطاب عندما تكون الزاوية (90) درجة بين الشعاع المنعكس والشعاع المنكسر، سُمي هذا القانون على اسم الفيزيائي “ديفيد بروستر”، علاوةً على ذلك، حتى زاوية الاستقطاب هي زاوية بروستر، وفقًا لقانون بروستر، الذي يتحدث عن علاقة الموجات الضوئية:
“عندما يقع ضوء غير مستقطب ذو طول موجي معروف على سطح مادة شفافة، فإنّه يواجه أقصى استقطاب للسطح بزاوية السقوط التي يكون ظلها هو معامل انكسار المادة لطول الموجة”.
شرح قانون بروستر:
“قانون بروستر”: هو علاقة بين موجات الضوء عند أقصى زاوية استقطاب للضوء، تمت تسمية هذا القانون على اسم السير “ديفيد بروستر”، الفيزيائي الاسكتلندي، الذي اقترح القانون في عام (1811)، ينص القانون على أنّ الأشعة المستقطبة (p) تختفي تمامًا على أكواب مختلفة بزاوية معينة.
علاوةً على ذلك، تسمّى “زاوية الاستقطاب” أيضًا “زاوية بروستر”، إنّها زاوية سقوط حيث ينتقل شعاع الضوء الذي له استقطاب (p) عبر سطح عازل كهربائي شفاف بدون أي انعكاس، بينما ينتقل الضوء غير المستقطب عند هذه الزاوية، ينعكس الضوء من السطح، كان “بروستر” قادرًا على تحديد أنّ معامل الانكسار للوسط يساوي عدديًا زاوية الظل للاستقطاب.
صيغة قانون بروستر:
تتشكل زاوية الاستقطاب عندما يكون الضوء المنعكس عند زاوية وقوع معينة مستقطباً بالكامل ويتم التعرف على هذه القيمة المحددة لزاوية السقوط كزاوية استقطاب، تتوقف زاوية الاستقطاب (ip) على معامل الانكسار (mu) للمادة الشفافة، نعبر عن هذه العلاقة كالتالي:
μ = tan ip
حيث:
μ – يشير إلى معامل الانكسار للوسط الشفاف.
ip – هي زاوية الاستقطاب للسقوط (p) منخفضة = زاوية بروستر.
عندما يسقط ضوء غير مستقطب على وسط شفاف في أي زاوية استقطاب، فإنّ الأشعة التي تنتقل وتعكس تكون رأسية لبعضها البعض، علاوةً على ذلك، نرى ذلك على أنّه:
μ= (sinip)/(sinr)
tan ip = (sinip)/(sinr)
العلاقة بين زاوية بروستر والزاوية الحرجة:
تُعطى “زاوية بروستر” على النحو التالي:
Ө b = arc tan (n2/n1)
tanӨ b = n2/n1
تُعطى “الزاوية الحرجة” على النحو التالي:
Ө c = arc sin (n1/n2)
sinӨ c = n1/n2
sinӨ c = 1/(n2/n1)
لكننا نعلم أنّ:
tanӨ p = n2/n1
sinӨ c = 1/tanӨ b
لذلك:
Өc = arc sin (1/tanӨ b)
تطبيقات قانون بروستر:
أحد الأمثلة العامة على تطبيق “قانون بروستر” هو النظارات الشمسية المستقطبة (polarized sunglasses)، تستخدم هذه النظارات “مبدأ زاوية بروستر” (Brewster’s angle)، تعمل النظارات المستقطبة على تقليل الوهج الذي ينعكس مباشرة من الشمس وأيضًا من الأسطح الأفقية مثل الطريق والمياه، يستخدم المصورون أيضًا نفس القانون لتقليل الانعكاس من الأسطح العاكسة باستخدام مرشح استقطاب للعدسة.
